主機缸套異常磨損與滑閥式噴油器

MAN-B&W10L90MC主機缸套異常磨損與滑閥式噴油器2007年11月14日內容提要：通過對某輪MAN-B&W10L90MC型主機缸套異常磨損的分析，指出同類型船舶缸套異常磨損原因是滑閥式噴油器管理不善，并提出管理建議。關鍵詞：船舶主機；缸套異常磨損；原因分析；噴油器；管理建議我公司配備MAN-B&W10L90MC系列主機的船舶，一段時間來，主機缸套相繼異常磨損，許多同行探究原因，有不同結論。筆者經過一段時間的觀察和實踐認為，這些船舶均采用改進型“滑閥式”噴油器，缸套異常磨損的原因，是噴油器管理和使用不當，應加強噴油裝置的管理。不揣冒昧，討論如下，敬請指正。事情經過H輪，主機型號MAN-B&W10L90MC，噴油器為改進型“滑閥式”。主機No.7缸，2006年3月28日吊缸保養(yǎng)，主機總運行時間27234小時。2006年11月22日，航行途中，該缸掃氣高溫，不得不在海上臨時停車更換活塞環(huán)。當時受海況和班期條件的限制，未及測量缸套。2006年12月20日，該缸吊缸保養(yǎng)，主機總運行時間32146小時，兩次吊缸間主機共運行4912小時，距上次海上臨時換活塞環(huán)582小時。測量發(fā)現，缸套磨損異常嚴重最大磨損量5.50mm（磨損極限3.6mm）,活塞環(huán)徑向磨損也相當嚴重，最大3.5mm（磨損極限2.8mm）。No.7缸兩次吊缸測量數據對照見表1表1No.7缸兩次吊缸測量數據對照2006年3月28日2006年12月20日部位前后左右天地前后左右天地舊環(huán)徑向厚度1901.50900.130.53903.58903.280.5025.02901.10900.970.55904.35904.180.4924.53900.98900.810.45905.08905.130.4524.54900.83900.680.45905.51905.500.4425.65900.47900.44905.25905.286900.61900.52904.24904.457900.55900.54903.10903.408900.33900.37901.55901.789900.30900.32901.55901.5810900.18900.32901.37901.6011900.05900.08900.08900.08查閱維修保養(yǎng)記錄和設備運行時間統計發(fā)現，2006年10月13日，該缸換用保養(yǎng)過的備用噴油器；2006年11月3日，該缸再次更換保養(yǎng)過的備用噴油器。據當時的輪機長和大管輪反映，不到20天再次更換噴油器的原因，是11月3日發(fā)現運行中該缸內有輕微敲擊的“熱爆”聲。2006年10月4日至2006年11月4日主機各缸運行參數摘抄見表2。表22006.10.4至2006.11.4主機各缸參數摘抄日期轉速r/min油門格排煙溫度。C1234567891011.0477.l10834134633834533532933232633833411.0377.310933634333393333283563273293373011.0276.011034073493334533332934332732938310.2773.09833133333333432232433631331819310.2674.09933373313333632732634031932221310.2478.010633623443334132932434232032127310.1977.010832753333333532932132631932421310.1878.510634173383334233132733633032931310.0477.711032743383333833532632631731825310.0377.0111327133733336322327323313326193分析判斷分析比較No.7缸的排溫，這20天內有兩個細微的變化：?11月3日，與No.8缸的排溫相差29°C；?10月18日至11月3日主機負荷相差不多時，排煙溫度波動較大，且缸內有敲擊的“熱爆”聲，而其他各缸波動不明顯。No.7缸相繼更換噴油器和活塞環(huán)后，主機掃氣溫度基本正常，缸套磨損也得到了有效的控制。是No.7缸噴油器異常引發(fā)缸套異常磨損嗎？從時間來看，缸內有輕微敲擊的“熱爆”聲，懷疑噴油器異常，是在10月13日至11月3日期間，發(fā)現缸套異常磨損是11月22日，可能性很大。從缸徑測量結果來看，鄰近上死點的各測量部位，磨損尤為嚴重。經檢查確認，可排除氣缸潤滑等引發(fā)缸套異常磨損的因素，剩下的只有噴油器工作狀態(tài)不佳導致缸套異常磨損。H輪No.7缸，換下的三個噴油器噴嘴沒有保存，失去了直接證據。但從以往換下的舊噴嘴看，有些噴孔直徑達1.5mm以上，已超出極限1.4mm。前兩年，同樣型號柴油主機的F輪和A輪，主機缸套異常磨損，也有噴油器的噴孔孔徑超標準、孔座嚴重燒蝕、同一氣缸三個噴油器噴射壓力有差異、噴油器安裝不到位、“滑閥”等部件使用時間過長、噴油嘴定位缺口與噴孔相對位置不對、噴嘴孔方向不對等現象。當時，由于各種條件的限制，沒能及時全面得到各種系統、有價值的信息，始終沒能有把握地確定缸套異常磨損的原因，無法肯定地說就是噴油器技術狀況不良造成了缸套異常磨損。H輪缸套異常磨損提供的信息為正確分析判斷提供了依據。由此，可以得出結論是噴油器的工作狀況異常，導致這些船的主機缸套嚴重磨損。近一年來，按公司指示正確維護噴油器，F輪和A輪主機缸套磨損都得到了有效控制。噴油器技術狀況不佳，是如何引發(fā)缸套異常磨損的呢？噴射壓力降低，噴嘴孔徑超極限都會影響霧化質量，加大油束射程，導致燃油噴到氣缸壁上燃燒，破壞氣缸壁上的滑油膜，使活塞環(huán)與缸套干摩擦，導致缸套異常磨損。可見，充分理解噴油器的結構特點和工作原理，正確維護“滑閥式”噴油器，十分必要。“滑閥式”噴油器為了主機機動操縱期間使用廉價重質燃油，需要主機停車時燃油通道的燃油保持流動，以防燃油凝結堵塞油路。為此，MAN-B&W10L90MC型柴油機采取兩項措施；一是在高壓油泵頂蓋上，加裝一個氣/

電控制的停油閥（也作為"shutdown"的執(zhí)行機構）；二是噴油器在傳統的針閥結構上增加了一個滑閥式止回閥組件003（包括閥座301、滑閥302、推力片303和彈簧304）等。與此同時，噴射壓力提高到35.0±3.0MPa希望藉此提高燃油霧化質量，并減少噴射針閥偶件瑕疵和滑閥偶件瑕疵對燃油霧化質量的影響。高壓油泵的停油閥，結構和原理都很簡單，毋需贅言。噴油針閥和“滑閥式”止回閥，如圖1和圖2。If圖2滑閥回油孔細部滑閥推力片滑閥滑閥売冋油孔If圖2滑閥回油孔細部滑閥推力片滑閥滑閥売冋油孔丫/—滑閥弾隨占k（1） 主機處于停車（或“shutdown”）狀態(tài)?高壓油泵，（電控）壓縮空氣打開停油閥，燃油藉供油泵提供的0.8MPa的壓力，通過停油閥內的旁通孔回油，保持高壓油泵油路燃油流動；同時燃油經高壓油管進入噴油器。?噴油器，燃油進入但0.8MPa的燃油壓力不足以打開滑閥?；y處于關閉狀態(tài)一方面保持滑閥推力片（標號303）下部的回流孔開啟燃油由此流出并經噴油器上的回油孔（圖中未顯示）回油，保持燃油流動，防止油路堵塞；另一方面阻止燃油進入噴油針閥空間。（2） 主機不處于停車（或“shutdown”）狀態(tài)?高壓油泵，（電控）壓縮空氣關閉高壓油泵上的停油閥，燃油不再回油，高壓油泵工作，燃油經高壓油管進入噴油器。?噴油器動作分兩步：第一步高壓油泵提供的油壓達到2.0MPa,滑閥上升，一方面關閉止回閥推力片（標號303）下部回流孔，阻斷燃油回油；另一方面使燃油進入噴油針閥空間；第二步高壓油泵提供的油壓達到35.0±3.0MPa（噴射壓力），噴油針閥開啟，燃油噴人氣缸燃燒。“滑閥式”噴油器管理建議只有充分理解噴油器的結構特點和工作原理，才能按規(guī)定要求使用和保養(yǎng)。所以相關人員應該仔細閱讀說明書和有關資料。船上配有廠家提供的主機保養(yǎng)說明書，其第909-6.1~6.5節(jié)，有關于噴油器保養(yǎng)的具體要求。此外，船上還有噴油器拆裝、清潔、研磨、泵壓和安裝工序的演示光盤，很便于了解和掌握。下面，就與傳統噴油器不同之處，提出“滑閥式”噴油器管理建議。4.1及時保養(yǎng)噴油器換下后要及時保養(yǎng)避免噴油器內殘留的重油干結難以徹底清除，影響噴油壓力的正確調節(jié)。4.2零件（1）噴油嘴（0923E0063-001）燃油噴射壓力高達35.0±3.0MPa。噴嘴孔徑超極限，會加大油束射程，導致燃油噴到氣缸壁上燃燒，破壞氣缸壁上的滑油膜，使活塞環(huán)與缸套干摩擦，導致缸套異常磨損。所以，每次保養(yǎng)噴油器，均要用樣棒［TestPin，直徑1.45mm）檢查噴孔的通徑，超標的必須換新。根據MAN-B&W服務工程師介紹，90MC系列柴油機“滑閥式”噴油器噴孔標準直徑，每一批機器可能不同，MAN-B&W公司備件供貨單上會標明送船備件的標準孔徑、孔數、噴射角度，申領接收備件時必須與本船主機說明書上的相關數據認真核對。噴油壓力調節(jié)彈簧及其墊片噴油壓力調節(jié)彈簧(圖1標號015)直接影響噴油壓力；而彈簧墊片(圖1標號014)直接影響噴油壓力調節(jié)彈簧的預緊力。調節(jié)彈簧和彈簧墊片，長時間使用，都會產生永久變形。檢修時，要特別關注：?調節(jié)彈簧的永久變形量；?彈簧墊片的永久變形量；以及?適當增加彈簧墊片，以保證噴射壓力在規(guī)定的范圍之內。彈簧墊套(圖1標號104)噴油器組裝妥后噴油器本體與緊固法蘭不是剛性連接，而是滑動連接：?自由狀態(tài)下，噴油壓力調節(jié)彈簧不受壓縮。?在缸頭上或試驗臺上安裝，預緊力的大小，完全取決于彈簧墊套被壓縮的程度。所以，彈簧墊套的技術狀況，會影響噴油器的噴油壓力。每次維護噴油器，都要檢查彈簧襯墊，發(fā)現永久變形(高度變低)、裂紋、毛糙等，應及時換新。更新期限?噴嘴，根據同類船舶使用的情況，建議使用8000小時換新。?滑閥(Spindleguide)，使用8000小時換新。?彈簧墊片和彈簧襯套有問題的要及時換新。?其它部件，視情換新。4.3組裝噴油器內部各部件間的密封面技術狀況，需仔細檢查，發(fā)現不好的，要用專用工具清潔處理。噴嘴，必須確保定位銷(圖1標號010)完好，確保噴孔的位置正確O4.4試驗因為噴油器增加了滑閥，而且每缸有三個噴油器，所以試驗項目，除燃油噴射壓力、霧化質量和滴漏外，還增加了滑閥偶件密封性能和動作靈活性、燃油噴射方向等。此外，由于試驗臺功能完善，還可檢驗噴油器內部密封圈密封性能。鑒于已有文章介紹，這里強調三點。燃油噴射壓力?必須確認，在規(guī)定的壓力范圍(35.0±3.0MPa)內，且無滴漏；?只能用增減彈簧墊片(圖1標號014)調整；?每個缸的三個噴油器的噴油壓力，盡量一致。緊固噴油器裝上試驗臺，固緊螺母下必須加上彈簧墊套。彈簧墊套，必須技術狀況良好，上平，并保證其預緊力達到說明書的要求(見下文“4.5安裝”之(1))。(3)試驗用油要用說明書規(guī)定的油種不可使用輕柴油。4.5安裝(1)噴油器安裝噴油器前，必須再次在試驗臺上檢驗確認噴油壓力，以保證噴油器正常工作。因為如前所述，噴油器組裝妥后，噴油器本體(圖1標號001)與緊固法蘭不是剛性連接而是滑動連接自由狀態(tài)下內部的噴油壓力調節(jié)彈簧不受壓縮，安裝上緊過程中，組裝螺帽(Unionnut，圖1標號008)與本體內部諸零件如頂桿(Thrustspindle圖1標號005)等的相對位置可能變化。安裝噴油器到缸頭上，為保證安裝后噴油器調節(jié)彈簧的上緊度與試驗時的狀態(tài)相一致，特別注意彈簧墊套，必須保證緊固螺栓上緊后：?彈簧墊套內的彈簧片壓蓋與彈簧墊套外圈的上平面相平；且?彈簧墊套側面的銷釘在孔的中間位置。（2）氣缸蓋上的噴油器孔噴油器孔內部，必須徹底清潔，確保噴油器輕松到位。若因清潔不徹底而噴油器安裝受阻，應重新徹底清沽，絕不可用擲頭等工具強行壓下。若強行壓人，緊固螺帽上緊后，彈簧的壓力僅與卡阻摩擦力相平衡，而不是壓緊噴油器，噴油器實際沒有接觸到孔座或預緊力不足。噴油器孔底座，密封面不平整可能導致：?燃氣泄漏，高壓燃氣吹蝕孔座；以及?安裝時兩側受力不均，易造成噴油器變形（因滑閥式結構增加了噴油器的長度，降低了剛度），噴油針閥和/或滑閥動作阻滯甚至咬死。安裝噴油器前，必須清潔噴油器孔座，應：?正確使用研磨工具；?刮削接觸面"吹痕"時，要看好位置，謹慎處理，避免過度削刮造成孔座密封面下沉?？鬃鲁粒瑖娪推靼惭b位置下移，噴射的燃油束也下移，意味著噴油嘴距離相應的氣缸壁越近，燃油噴到缸壁上的危險就越大?？鬃^度下沉，上緊噴油器緊固螺母時，可能導致噴油器法蘭螺母（圖1標號008）與噴油器孔導套（圖1標號101）上緣接觸，而噴油器沒有接觸到孔座或預緊力不足?？鬃^度下沉，必須換